TS. Trần Phương và cộng sự sử dụng công nghệ in 3D để chế tạo loại bê tông có cấu trúc nhẹ và khỏe như kết cấu vỏ tôm hùm.

Tôm hùm sống ở khu vực nước sâu, nên kết cấu vỏ tôm hùm phải chịu áp lực rất lớn từ khối nước biển. Vỏ tôm được cấu tạo bởi hàng trăm lớp giống như vật liệu composite, liên kết bằng cách xếp so le với nhau theo một góc nhất định. Cách sắp xếp này tạo nên cấu trúc xoắn ốc giúp vỏ tôm bền chắc dưới tác dụng của lực nén trên bề mặt.

Áp dụng theo kết cấu này, từ năm 2018 đến nay, TS. Trần Phương và nhóm nghiên cứu vật liệu in 3D thông minh tại Đại học RMIT (Melbourne, Australia) phát triển loại bê tông in 3D, với những ưu điểm vượt trội hơn so với loại truyền thống.

Bê tông tạo ra bằng công nghệ in 3D có cấu trúc nhẹ và khỏe. Khác với in song song truyền thống, các lớp bê tông được in theo hướng khác nhau, đặc biệt là thiết kế xoáy (mô phỏng theo cấu trúc vi mô của vỏ tôm hùm). Thiết kế này giúp các lớp vật liệu được bố trí so le một góc 10-45 độ theo vòng xoáy kiểu trôn ốc. Cấu trúc này giúp giảm thiểu khả năng nứt vỡ của bê tông khi chịu tác động của lực uốn, tăng khả năng chống chịu lực.

Phát triển loại bê tông in 3D kết cấu giống vỏ tôm hùm

Các lớp bê tông được in so le với nhau một góc 10 – 45 độ

TS. Phương cho biết, từ mô hình in được thiết kế trên máy tính, để tạo ra các lớp bê tông in, nhóm nghiên cứu sử dụng cánh tay robot. Thiết bị này được lập trình để di chuyển theo quỹ đạo định trước. Trong quá trình in, máy soi X-quang được vận hành tích hợp để tìm hiểu cấu trúc vi mô, quan sát vị trí các sợi thép trong mẫu in, và phát hiện các vết nứt hoặc lỗ rỗng vật liệu.

Các thành phần, nhiệt độ và độ ẩm ảnh hưởng đến chất lượng vật liệu in bê tông. Bê tông sau khi trộn có độ nhớt nhất định và thời gian chuyển từ trạng thái lỏng sang rắn trong vòng 20 -3 0 phút. “Hỗn hợp trộn bê tông quá lỏng hoặc quá rắn có thể khiến các lớp in bị biến dạng, ảnh hưởng tới tính ổn định của cấu trúc”, TS. Phương nói và cho biết, nhóm nghiên cứu thử nghiệm nhiều mẫu trộn khác nhau để tìm ra phương pháp tối ưu.

Cụ thể, ngoài các thành phần trộn bê tông thông thường, nhóm nghiên cứu kết hợp thêm những sợi thép có kích thước như sợi tóc vào các lớp bê tông. Tuy thành phần sợi thép chưa chiếm tới 2% trọng lượng bê tông, nhưng làm vật liệu bền chắc hơn và hạn chế xuất hiện lỗ rỗng trong kết cấu khi in kích thước lớn.

Các sợi kim loại dài khoảng 6 milimet nằm ngẫu nhiên theo các hướng khác nhau. Khi được in ra, những sợi kim loại xếp thẳng theo hướng in, giúp bê tông được gia cố, tăng khả năng chống chịu lực theo nhiều phương. “Hiệu quả này khó có thể đạt được bằng phương pháp sản xuất bê tông thông thường”, TS. Phương nói.

Nhờ vậy, bê tông được tạo ra bằng phương pháp in 3D và dựa theo kết cấu vi mô của vỏ tôm hùm có thể áp dụng trong kiến trúc yêu cầu độ phức tạp cao, không cần sử dụng khuôn ván, tiết kiệm thời gian, vật liệu thi công và chi phí xây dựng.

TS. Phương cho biết, trong tương lai, nhóm nghiên cứu dự định phát triển công nghệ này để xây các căn hộ giá thành rẻ ở Australia. Ngoài ra, nhóm đang trong quá trình nghiên cứu các loại vật liệu kết cấu thông minh như bê tông siêu nhẹ, thân thiên với môi trường, hoặc bê tông có thành phần tái chế từ nhựa, cao su hay sợi thủy tinh.

VLXD.org

Tin liên quan

Tương lai của vật liệu thông minh: Bê tông tự phục hồi

Một loại vật liệu thông minh có thể thay đổi và thích ứng với môi trường: Hãy tưởng tượng những cây cầu bê tông có thể tự hàn gắn vết nứt. Lấy cảm hứng từ những sinh vật sống, những vật liệu này có tiềm năng thay đổi cuộc sống của con người. Nhưng việc sử dụng […]


Xem chi tiết: Tương lai của vật liệu thông minh: Bê tông tự phục hồi

Gạch nấm – giải pháp bền vững cho các công trình tương lai

Công nghệ sản xuất gạch từ nấm có thể cung cấp các đặc tính tương tự như bê tông mà không gây ra tác động tiêu cực đến môi trường – theo các nhà khoa học châu Âu. Theo Chương trình Môi trường Liên Hiệp quốc, vật liệu xây dựng và hoạt động xây dựng đóng góp […]


Xem chi tiết: Gạch nấm – giải pháp bền vững cho các công trình tương lai

Giữ sàn gỗ luôn đẹp tự nhiên

Không thể phủ nhận được độ đẹp và ấm áp của sàn gỗ mang lại cho ngôi nhà của bạn, nhưng không hẳn ai cũng biết cách bảo vệ và giữ gìn nó. Hãy tham khảo những mẹo vặt sau đây để giúp sàn gỗ luôn sáng bóng, bền bỉ.Không thể phủ nhận được độ đẹp […]


Xem chi tiết: Giữ sàn gỗ luôn đẹp tự nhiên

Lấy carbon tinh khiết từ không khí ô nhiễm để sản xuất gạch ngói xây dựng

Một công ty Ấn Độ đã nghiên cứu lấy carbon tinh khiết từ không khí ô nhiễm để sản xuất gạch ngói xây dựng. Là đất nước có không khí ô nhiễm nhất hành tinh với 21/30 thành phố có chỉ số không khí độc hại khiến hơn 1 triệu người tử vong, Ấn Độ đang từng […]


Xem chi tiết: Lấy carbon tinh khiết từ không khí ô nhiễm để sản xuất gạch ngói xây dựng

Điểm danh những tiện ích của vòi nước cảm ứng lavabo

Vòi nước cảm ứng lavabo là một thiết bị vòi thông minh, sử dụng cả điện và pin để hoạt động đem đến nhiều tiện ích cho người dùng. Nếu bạn cũng đang muốn sắm cho riêng mình một chiếc vòi nước cảm ứng giá cả phù hợp, chất lượng tốt cho gia đình, vậy […]


Xem chi tiết: Điểm danh những tiện ích của vòi nước cảm ứng lavabo

Biến nhựa thành graphene siêu bền để ứng dụng trong xây dựng

Việc trực tiếp tạo ra graphene từ chất thải nhựa có thể giảm chi phí sản xuất và dễ dàng ứng dụng rộng rãi trong nghiên cứu, xây dựng, có thể kết hợp với bê tông, cao su hoặc nhựa đường để cải thiện độ bền và hiệu suất. Với mục đích giảm thiểu rác thải nhựa, […]


Xem chi tiết: Biến nhựa thành graphene siêu bền để ứng dụng trong xây dựng

Bê tông chịu lửa – Vật liệu phụ trợ cho công nghệ sản xuất vật liệu xây dựng

Vật liệu phụ trợ, công nghiệp phụ trợ cho ngành vật liệu xây dựng Việt nam được đánh giá là lĩnh vực có tiềm năng rất lớn, nhưng hoạt động chưa hiệu quả, chưa tương xứng với tầm vóc và tiềm năng của nó. Nhận định đó là đúng vì nhu cầu phụ trợ của […]


Xem chi tiết: Bê tông chịu lửa – Vật liệu phụ trợ cho công nghệ sản xuất vật liệu xây dựng

Giải pháp làm sạch không khí bởi quạt làm mát

Với thực trạng không khí ngày càng ô nhiễm và đầy rẫy những mầm bệnh gây hại như hiện nay, nhu cầu sở hữu một không gian sinh sống và làm việc với chất lượng không khí được đảm bảo đang là mối quan tâm hàng đầu trong hầu hết mọi người dân Việt Nam.   […]


Xem chi tiết: Giải pháp làm sạch không khí bởi quạt làm mát

Khách sạn Babylonstoren ở Nam Phi chính thức mở cửa Vườn gia vị

Supernormal thiết kế lớp học kiểu mới cho trung tâm giáo dục trẻ em ở Massachusetts

Phòng tắm sẽ trông như thế nào trong tương lai?

Ván gỗ: Sự khác nhau giữa gỗ MDF, MDP, Plywood và OSB

10 ý tưởng thông minh để trưng bày nồi và chảo trong bếp

Thiết kế cửa gỗ xoay giúp căn hộ ở São Paulo trở nên mềm mại hơn

Phân biệt Coverlet, Duvet, Quilt và Comforter

9 cách để tận dụng tối đa không gian sân hiên nhà bạn

Yusuke Seki với lột xác Bang & Olufsen Audio Kyoto

10 sắc đỏ rạng rỡ cho Powder Room (phòng tắm dành cho khách)